动态内存泄露分析

时间：2017年9月29日 周五

1、内存泄露
通常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。
堆内存是指程序从堆中分配的、大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定），使用完后必须显式释放的内存。创建对象时，用alloc、new、copy等方法从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。
如果程序运行时一直分配内存而不及时释放无用的内存，程序占用的内存越来越大，直到把系统分配给该APP的内存消耗殚尽，程序因无内存可用导致崩溃。
可能引起的问题:
1)内存消耗殆尽的时候，程序会因没有内存被杀死，即crash；
2)当内存快要用完的时候，会非常的卡顿；
3)如果是ViewController没有释放掉，引起的内存泄露，还会引起其他很多问题，尤其是和通知相关的。没有被释放掉的ViewController还能接收通知，还会执行相关的动作，所以会引起各种各样的异常情况的发生。
从iOS5开始apple采用ARC机制，不需要我们对内存进行管理了。但在实际开发过程中，不可避免的出现内存泄露的情况。

2、xcode自带的工具
Instrument中的Leaks、Allocations工具可以帮助我们进行内存泄露的排查，但它们存在不足。
在 ARC 时代更常见的内存泄露是循环引用导致的 Abandoned memory，Leaks 工具查不出这类内存泄露，应用有限；
Instrument 的 Allocations 检测出 Abandoned memory，但是用起来不方便，需要一个一个地重现场景，且无法及时的知道泄露，比较繁琐。总之，一句话就是，不好使。

3、开源框架
在 GitHub 上有一些内存泄露检测相关的项目，例如 HeapInspector-for-iOS 和 MSLeakHunter。
1）HeapInspector-for-iOS
HeapInspector-for-iOS 可以说是 Allocations 的改进。它通过 hook 掉 alloc，dealloc，retain，release 等方法，来记录对象的生命周期。具体的检测内存泄露的方法和原理，与 Instrument 的 Allocations 一致。然而它跟 Allocations 一样，存在的问题是，你需要一个个场景去重复的操作，还有检测不及时。
2）MSLeakHunter
MSLeakHunter 就简单得多，它只检测 UIViewController 和 UIView，通过 hook 掉 UIViewController 的 -viewDidDisappear: 方法，并认为 -viewDidDisappear: 后，UIViewController 将很快被释放，如果 UIViewController 没有被释放，则打个建议日志。这种做法其实不是很好，-viewDidDisappear: 被调用可能是因为又 push 进来一个新的 ViewController，把当前的 ViewController 挡住了，所以可能有很多错误的建议，需要结合你实际的操作去具体地分析日志。

4、动态检测工具：MLeaksFinder

1）MLeaksFinder检测内存泄露原理
MLeaksFinder用于检测viewController、view是否存在内存泄露的情况。
当一个 UIViewController 被 pop 或 dismiss 后，该 UIViewController 包括它的 view，view 的 subviews 等等将很快被释放（除非你把它设计成单例，或者持有它的强引用，但一般很少这样做）。于是，我们只需在一个 ViewController 被 pop 或 dismiss 一小段时间后，看看该 UIViewController，它的 view，view 的 subviews 等等是否还存在。
具体的方法是，为基类 NSObject 添加一个方法 -willDealloc 方法，该方法的作用是，先用一个弱指针指向 self，并在一小段时间(3秒)后，通过这个弱指针调用 -assertNotDealloc，而 -assertNotDealloc 主要作用是直接中断言。

- (BOOL)willDealloc {
    __weak id weakSelf = self;
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        __strong id strongSelf = weakSelf;
        [strongSelf assertNotDealloc];
    });   
    return YES;
}
- (void)assertNotDealloc {
    if ([MLeakedObjectProxy isAnyObjectLeakedAtPtrs:[self parentPtrs]]) {
        return;
    }
    [MLeakedObjectProxy addLeakedObject:self];
}

这样，当我们认为某个对象应该要被释放了，在释放前调用这个方法，如果3秒后它被释放成功，weakSelf 就指向 nil，不会调用到 -assertNotDealloc 方法，也就不会中断言，如果它没被释放（泄露了），-assertNotDealloc 就会被调用中断言。这样，当一个 UIViewController 被 pop 或 dismiss 时（我们认为它应该要被释放了），我们遍历该 UIViewController 上的所有 view，依次调 -willDealloc，若3秒后没被释放，就会中断言，并且调用[MLeakedObjectProxy addLeakedObject:self];该方法会获取内存泄露的信息，并弹框显示。

2）特点：
A、不入侵代码
直接拖进工程，配置设置即可使用。
使用了 AOP 技术，hook 掉 UIViewController 和 UINavigationController 的 pop 跟 dismiss 方法。（AOP技术，可以阅读”漫谈iOS AOP编程之路“）
B、可以建立例外
对于有些 ViewController，在被 pop 或 dismiss 后，不会被释放（比如单例），因此需要提供机制让开发者指定哪个对象不会被释放，这里可以通过重载上面的 -willDealloc 方法，直接 return NO 即可。
C、手动扩展：MLCheck()
MLeaksFinder目前只检测 ViewController 跟 View 对象。为此，MLeaksFinder 提供了一个手动扩展的机制，你可以从 UIViewController 跟 UIView 出发，去检测其它类型的对象的内存泄露。如下所示，我们可以检测 UIViewController 底下的 View Model：

- (BOOL)willDealloc {
    if (![super willDealloc]) {
        return NO;
    }
    MLCheck(self.viewModel);
    return YES;
}

3）MLeaksFinder的增强：FBRetainCycleDetector
MLeaksFinder做到的是：告诉我们，viewController、view是否存在内存泄露。
MLeaksFinder不能告诉我们，当viewController、view发生内存泄露时，是在什么地方出现的，不能提供内存泄露的详细信息。
因此，我们接入了一个检测循环引用的框架FBRetainCycleDetector，它是Facebook的一个开源工具，专门用于检测对象的引用情况，并输出存在引用循环中的各对象和引用。
当MLeaksFinder检测到内存泄露时，将存在内存泄露的对象传参给FBRetainCycleDetector，FBRetainCycleDetector检测该对象的引用情况，并弹框显示检测结果。
在MLeaksFinder.h文件中有个开关控制，是否开启FBRetainCycleDetector

#define MEMORY_LEAKS_FINDER_RETAIN_CYCLE_ENABLED 1

5、下面用一个例子来介绍它们的使用

1）创建GGMLViewController，给它制造一个内存泄露：

2）运行工程
点击测试工程中的”MLeaksFinder使用“

弹出新的ViewController，一直点击按钮
action按钮即可，点到不能再弹出新的ViewController后，就点击back，回退到首页。

等待3秒时间，弹出循环引用的提示框

点击”定位“，弹出相关循环引用的信息，根据这信息，我们可以清楚的知道哪里出现了问题。

Demo地址：https://github.com/lignpeng/testDemo

注意：在使用MLeaksFinder时，建议把All Exceptions断点禁掉，避免出现些没必要的中断，这种中断是在FBRetainCycleDetector框架出现的，但不影响使用。

引用文章：
1）MLeaksFinder：精准iOS内存泄露工具： http://wereadteam.github.io/2016/02/22/MLeaksFinder/
2）使用FBRetainCycleDetector检测引用循环：http://www.jianshu.com/p/2c7a7c53c91a
3）漫谈iOS AOP编程之路：http://www.jianshu.com/p/addd4eac54ed
4）iOS内存泄露个人经验：http://www.jianshu.com/p/10254b4b19f3
5）iOS 测试工程Demo：http://www.jianshu.com/p/4580a370a4d3